Question

10．已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于短周期．A是原子半径最小的元素；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；E有“生物金属”之称，E⁴⁺和氩原子的核外电子排布相同．A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，A、B两种元素组成的原子个数之比为1：1的化合物N是常见的有机溶剂．
请回答下列问题（答题时，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示）：
（1）A₂D₂分子的电子式为，E的基态原子的外围电子排布式为3d²4s²．
（2）B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N．
（3）单质B与C的最高价氧化物的水化物的浓溶液微热反应，其化学方程式为C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（4）下列叙述正确的是ad（填序号）．
a． M是极性分子，N是非极性分子
b． M和BD₂分子中的中心原子均采用sp²杂化
c． N分子中含有6个σ键和1个π键
d． BD₂晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
（5）已知：E的一种氧化物Q，其晶胞结构如图所示
①Q（s）+2Cl₂（g）=ECl₄（l）+D₂（g）△H=+140kJ/mol
②2B（s）+D₂（g）=2BD（g）△H=-221kJ/mol
写出物质Q和焦炭、氯气反应生成液态ECl₄和BD气体的热化学方程式：
TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol
（6）在0.5L的密闭容器中，一定量的C₂和A₂进行如下化学反应：C₂（g）+3A₂（g）=2CA₃（g）△H＜0，其化学平衡常数K与温度t的关系如表．请回答下列问题．

t/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

①试比较K₁，K₂的大小，K₁＞K₂（填写“＞”、“=”或“＜”）．
②在400℃时，当测得CA₃和C₂、A₂的物质的量分别为3mol和1mol、2mol时，则该反应的 V（C₂）正＞（C₂）逆（填写“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于短周期．A是原子半径最小的元素，则A为H元素；
B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，则B为C元素；
D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，则D是O元素，C原子序数大于B而小于D，则C为N元素；
E有“生物金属”之称，E⁴⁺和氩原子的核外电子排布相同，则E为Ti元素，
A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，则M为HCHO；
A、B两种元素组成的原子个数之比为1：1的化合物N是常见的有机溶剂，则N是苯，
（1）H₂O₂分子中H-O、O-O原子之间都共用一对电子；E是Ti元素，其3d、4s电子为其外围电子，根据构造原理书写其外围电子排布式；
（2）B、C、D分别是C、N、O元素，同一周期元素，其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族第一电离能大于其相邻元素；
（3）单质B是碳、C的最高价氧化物的水化物的浓溶液是硝酸，在加热条件下C和浓硝酸发生氧化还原反应生成二氧化碳、二氧化硫和水；
（4）a． M是双氧水、N是苯，双氧水是极性分子，苯是非极性分子；
b． 双氧水中每个O原子价层电子对个数是4，CO₂分子中C原子价层电子对个数是2；
c． 苯分子中含有1个大π键和12个σ键；
d． 原子晶体熔沸点高于分子晶体；
（5）根据盖斯定律计算反应热；
（6）①该反应的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，化学平衡常数减小；
②先计算浓度商，如果浓度商大于平衡常数，则平衡逆向移动，如果浓度商等于平衡常数，则平衡不移动；如果浓度商小于平衡常数，则平衡正向移动．

解答 解：A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于短周期．A是原子半径最小的元素，则A为H元素；
B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，则B为C元素；
D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，则D是O元素，C原子序数大于B而小于D，则C为N元素；
E有“生物金属”之称，E⁴⁺和氩原子的核外电子排布相同，则E为Ti元素，
A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，则M为HCHO；
A、B两种元素组成的原子个数之比为1：1的化合物N是常见的有机溶剂，则N是苯，
（1）H₂O₂分子中H-O、O-O原子之间都共用一对电子，其电子式为；E是Ti元素，其3d、4s电子为其外围电子，根据构造原理书写其外围电子排布式为3d²4s²，
故答案为：；3d²4s²；
（2）B、C、D分别是C、N、O元素，同一周期元素，其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族第一电离能大于其相邻元素，其第一电离能从小到大顺序是C＜O＜N，故答案为：C＜O＜N；
（3）单质B是碳、C的最高价氧化物的水化物的浓溶液是硝酸，在加热条件下C和浓硝酸发生氧化还原反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，反应方程式为C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案为：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（4）a． M是双氧水、N是苯，双氧水分子是书页形分子，是极性分子，苯分子中所有原子共平面，是非极性分子，故正确；
b． 双氧水中每个O原子价层电子对个数是4，CO₂分子中C原子价层电子对个数是2，双氧水分子中O原子采用sp³杂化，二氧化碳分子中C原子采用sp杂化，故错误；
c． 苯分子中含有1个大π键和12个σ键，故错误；
d． 原子晶体熔沸点高于分子晶体，二氧化碳是分子晶体、二氧化硅是原子晶体，所有二氧化碳晶体熔沸点小于二氧化硅，故正确；
故选ad；
（5）①E的一种氧化物Q，该晶胞中Ti原子个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，O原子个数=2+4×$\frac{1}{2}$=4，所以其化学式为TiO₂；
①TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ/mol
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ/mol
将方程式①+②得TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol，
故答案为：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol；
（6）①该反应的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，化学平衡常数减小，所以K₁＞K₂，
故答案为：＞；
②先计算浓度商，如果浓度商大于平衡常数，则平衡逆向移动，如果浓度商等于平衡常数，则平衡不移动；如果浓度商小于平衡常数，则平衡正向移动，NH₃和N₂、H₂的物质的量浓度分别为：3mol÷0.5L=6mol/L、1mol÷0.5L=2mol/L、2mol÷0.5L=4mol/L，浓度商=$\frac{{6}^{2}}{2×{4}^{3}}$=0.28＜0.5，则平衡正向移动，化学反应速率V（C₂）正＞（C₂）逆，故答案为：＞．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、化学平衡有关计算、盖斯定律、原子杂化方式判断、原子核外电子排布等知识点，明确物质结构、原子结构、基本理论是解本题关键，难点是有关平衡常数计算，题目难度中等．